WL-355卧式螺旋沉降离心机振动分析

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如图1所示，卧式螺旋沉降离心机主要部件包括转鼓、螺旋输送器、差速器及支承装置、传动装置等几部分组成[I-21。

1 2 3 4 5 6 7 8图l 卧螺离心机机构简图1.进料管 2.皮带轮 3.左轴承 4.螺旋推进器 5.进料孔6.机壳 7.右轴承 8.行星差速器 9.溢流孔 1O.排渣口11.底座 l2.过载保护装置研究离心机的振动特性，主要目的在于减小离心机在运转过程中产生的振动。而计算临界转速是十分重要的内容。在卧式螺旋沉降离心机的设计和改进时，合理确定其几何结构参数，使其工作转速远离卧式螺旋沉降离心机的临界转速，避免系统产生共振。

2 卧式螺旋沉降离心机临界转速计算模型回转机械的临界转速是指，当机器的转速和转子的固有频率发生共振时的那-特定转速。临界转速的大小与转子的材料、几何形状、尺寸、结构形式、支承情况、工作环境等许多因素有关。

考虑回转效应，卧式螺旋沉降离心机的简化计算模型 ，如图2所示。

图2 卧式螺旋沉降离心机计算模型转轴方程为：y， ( ) 1- 1 (1) (Ye) 1- l1 (2)式中：OL ，指作用在图2位置①上的单位力在图2位置①产生的挠度； ，指作用在图2位置①上的单位力在图2位置①产生的转角；y 指作用在图 2位置①上的单位力矩在图2位置①产生的转角； 为转子倾角； 为回转力矩。

转轴临界转速的条件(频率方程式)：m(.， -J)(卢 1- l1 l1)60 [(.， -J∈)y1-m 1] 1：0 (3)又因为离心机回转体的转动惯量由转鼓部分和螺旋部分组成，所以，得到卧式螺旋沉降离心机的临收稿 日期：2013-o6-17作者简介：范 强(1964-)，男，河南平顶山人，副教授，主要从事石油钻采设备的教学与科研工作。

· 85·应用与试验 2013年第4期(第26卷，总第126期)·机械研究与应用 ·界转速计算公式为：厂 ～ ：./ (4) 临 √-- - L斗式中：A，孔[(4I ·i/4f)-( 1 B )]( - l卢 )B[(Al ·iAf)-(BI Bf)]( l1-m l1)： 1 1 dz2 ]] E )式中：E指轴的弹性模量，E210 GPa；J 、J2分别为左端轴和右端轴的极惯性矩；A 、A 为转鼓和螺旋绕轴的转动惯量；B 、8 为转鼓和螺旋分别绕其重心的直径转动惯量；i为螺旋和转鼓的转速之比。

3 卧式螺旋沉降离心机的临界转速计算石油矿场广泛使用的 WL-355卧式螺旋沉降离心机，回转体部件质量、质心计算结果如表 1、2所列。

表 1 转鼓部件质量和质心计算结果转鼓部件总质量：M 245.52 kg；转鼓部件质心(距右端主轴承中心距离)： 763.63 mm。

表2 螺旋部件质量和质心计算结果螺旋部件总质量：Mz93.8 kg；螺旋部件质心(距右端主轴承中心距离)： 440.16 film；回转体总质量： 339.32 kg；回转体质心(距右端主轴承中心距离)： 729.77 lTlm。

将以上参数代入式(4)求得 wL-355卧式螺旋沉降离心机的临界转速为 n 1 209 r/min，n2：6 647r/min· 86-4 WL-355卧螺离心机临界转速实验验证由振动理论可知，当质量上承受敲击激扰时，将作自由衰减振动。通过采集的波形，可直接算出对数衰减比6In(A /A2)，相对阻尼系数 H/p；然后根据 n：6/Ta可计算出 n；根据衰减振动的周期： 1/L27r/，/p -n ，计算出P；最后可根据。

p/2，rr计算出无阻尼时系统的固有频率. 。 WI -355卧式螺旋沉降离心机的敲击实验结果如表3所列。

表 3 WL-355卧式螺旋离心机敲击实验结果通过计算数据得：fo121.9 Hz；所以，离心机实测临界转速为：091 165 r/rain；而理论计算临界转速nl1 209 r/min，二者误差仅为 卵3.8%。

5 结 论(1)通过建立 WL-355卧式螺旋沉降离心机临界转速的计算模型，汁算出其临界转速。并通过钻井液固控综合试验系统，采用敲击法，得出该离心机的临界转速，验证了计算结果的正确性。

(2)为了保证机械能够安全和平稳地运转，轴的工作转速必须处于该轴各阶临界转速的-定范围之外。-般要求分别是：对刚性轴：n<0.75 n ；对挠性轴：1.4 n。1

(3)WL-355卧式螺旋沉降离心机在回收重晶石时，往往会降低其转速，有可能通过共振区，所以调节转速时应避开其临界转速区。

(4)WL-355卧式螺旋沉降离心机临界转速的计算对其隔振设计及使用具有-定的指导意义。